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燃油站的筹备前前后后花了数个钟头的时间，到了接近傍晚的时候，北郊这边才陆续派遣了专门执行烧城任务的部队进城。在前线几个火力密集的街区，从下午一点钟开始便陆续接到上面的命令，暂时放缓进攻，不可鲁莽行动，因此城中的驳火到这个时候实际上已经消弱了不少。就连迂回到南郊的纪伏义第三十旅，在到底指定位置之后，也没有贸然发动进攻。
纪伏义第三十旅仅仅只派遣了几支骑兵队遵照师部的命令，尽可能来疏散南城这边的老百姓。考虑到风向问题，南城这边的风险还是很大，不过纪伏义同样很清楚自己能力有限，能疏散少就疏散多少，大敌当前当然要以大局为重。
不仅如此，反倒是第三十旅派进城内的部队在搜集物资方面收获最丰，日本大部分军用储备单位和官办机构全部集中在南郊，就连衔接朝鲜的中东铁路丹东火车站亦在这边。火车站自然是没办法带走，纪伏义直接下令炸毁车站设施，并且将铁路撬毁将近两公里的段落。
到了四点钟二十二分时，负责放火的部队陆续抵达就位。
董政国在旅部接通了师部的电话，最后确认烧城的命令之后，果断下令各路纵火队开始执行任务。传令兵沿着城区一路将旅部的命令传达到位，早已摩拳擦掌许久的纵火队马上投入执行任务阶段。
纵火队早先已经选好了几处易燃的街区或者累死仓库、木材厂、古建筑聚集的地方，将携带而来的燃油分成两部分，一部分集中摆放在建筑物最密集的地方，另外一部分则浇洒在街区周边，方便火势可以最快的连接起来。
点燃火把之后，每个街区安排了十多名士兵，一人手持两个火把到处抛投。
北城区这边最先有了火势，不仅烈焰随风而高涨，更是冉冉升起了一股浓稠的焦烟。
与此同时，在最前线交战的部队也都早早做好准备，这会儿有条不紊的开始向后撤退。不过作战部队并没有完全撤离城区，而是在预先留好的几处外围街道继续设防，谨防日军士兵发现兆头不对，会趁着中国士兵这边撤退时发起突围。
半个钟头后，被点燃的街区越来越多，火势越来越旺，晚风一路向南吹去，火势便如同接到命令一般滚滚的由北向南席卷而去。在城中建筑物里分散布防的日军士兵意识到情况不对，可因为各个据点之间太过分散，许多小队没有接到撤退的命令，只能硬着头皮继续坚守。
等到汹涌火势真正逼近最前沿的一处据点时，据守在这里的日军小队终于还是忍不住，看着火势如狼似虎，甚至连武器都不要了，纷纷向建筑物外跑去。可是在燃油和风势的助威之下，扑面而来的火焰如同潮水一般汹涌。这十几名日本士兵还没有跑出去，大伙已经堵住了正面的门窗。
无奈之下，日军小队只好又仓皇的从后院翻X墙逃跑，情急之中也有三五人掉队。好不容易逃跑出来时，这才发现原来的小队已经不复存在，之前掉队的几人再也没能逃出火海。
面对中国士兵悍然纵火烧城，丹东城内的日军又是愤怒又是无可奈何。火势推进的速度是在逐步递增，也就是说当被点燃的面积越广阔，随着风势前进的速度便越快。日军没有时间再多犹豫，只能下令赶紧撤退。
可是这个时候下令显然有些太迟，许多在前沿的据点正如同第一个被烧毁的据点一样，刚刚听到外面传令兵高声大喊撤退的命令，可是大火已经烧到大门口，甚至还有一些士兵竟仍然抢忙的收拾重机枪之类的武器。
到晚上七点钟时，天色已经黑了下来，但是丹东城内集中在中部地区的熊熊烈火，却把整个天空烧的通明。日军各路部队踉踉跄跄的后撤到南城区，经过统计已经有损失了超过三百人。当然这三百人并不是全部葬身火海，几乎有一半是在白天战斗中阵亡或受伤，而受伤的士兵因为行动不方便，没办法跟着部队撤退，最后终归也是火海吞没。
望着滚滚浓烟弥漫的城区，剩下不足五百人的日军士兵一个个都垂头丧气，大部分人都是满脸污垢，还有不少人胳膊、脸颊、大腿遭到不轻的烧伤。刚才的撤退过程中，几乎丢掉了所有的重机枪、手榴弹和掷弹筒，余下的步枪子弹也所剩不多。
尽管对中国军队蛮横的进攻方式感到无比愤怒，可毕竟敌众我寡，再加上弹药武器不足的雪上加霜，现在继续顽抗简直就是自寻死路。即便真要抱着必死的决心与中国军队战斗下去，这会儿也没办法再布置第二道防线。只怕第二道防线还没布防起来，大火又紧跟着席卷而来。经过短暂的商议，这支残余的部队决定从东南方向撤出丹东，跨过鸭绿江退往朝鲜。
只不过他们预想的很好，但这场战斗还没有到结束的时候。
这支日军部队相互搀扶的穿过南城街道一路向西而去，花了好几个钟头赶路，总算在午夜到来之前出城来到了郊外。众人仅仅休息了片刻，喝了一点水，又接着往鸭绿江的江岸边赶过去。原本丹东东城鸭绿江岸边是有渡口，只是这个时候只怕也早已被中国军队袭占，他们也只能在附近另外寻找合适的地方游渡过去。
然而第三十旅旅长纪伏义在接到命令于南郊设置防线，阻止城内日军逃跑的命令后，早就料定几个适合日军残部逃跑的路线，于是在这几个路线附近全部设下的伏击圈。其中就包括西南方向接近鸭绿江岸边的一处小树林。
当日军残部分成好几段穿过小树林时，埋伏在这里的三十旅旅部警卫营侦察兵老远就发现了动静。侦察兵马上把消息汇报到后方主力部队那边，警卫营营长程文烈下令全营做好准备，以他的手枪为号再开始进攻。
没过多久，日军残部的第一部分士兵进入了埋伏圈。
程文烈看着日军行军的队形，不得不佩服这些小鬼子士兵的素质很高，即便是刚刚遭受了一场重创，又丢是了许多武器装备，更是还有兼顾许多伤员的情况之下，队列依然还能保持整齐，并且还保持着十足的机警，把队伍分成三部分隔开着前进。如此一来，即便是第一队或者最后一队遭到袭击，另外两队都能尽快的反应过来。
不过即便如此，箭在弦上不得不发。
等到第一部分日军士兵到达最佳伏击位置时，程文烈果断的扣动了手枪扳机，打响了伏击的第一枪。紧接着，埋伏在各个有利位置的中国士兵们也都纷纷投入了作战。警卫营做为旅部的卫戍部队，在装备上自然会优先配置齐全物资，此次伏击日军甚至还专门携带了为数不多的几箱手榴弹。当战斗打响时，手榴弹也毫无顾忌的投掷了出去，爆炸声此起彼伏。
最前面探路的几名日军士兵立刻被打成了马蜂窝，栽倒在地上一动不动。
其他的士兵赶紧寻找掩护并进行反击，可是面对突如其来强大的火力，而且敌人又潜伏在暗处，根本很难有反击的可能性。随着手榴弹连续的爆炸，很快就彻底将这股日军压制了下来。暴露在开阔地方的人陆续中枪倒下，企图逃跑的人也立刻被乱枪击中背后。
第二队和第三队的日军听到前方的枪声，本能反应的开始布置防线，并且掩护第一队士兵撤退。但是真正能在强大埋伏圈中撤出来的士兵少之又少，大部分人在第一轮射击时就中枪到底。随着第一队日军溃不成军，警卫营也立刻发起了追击，向第二队和第三队这边围拢上来。几分钟后，双方便再次发生交火。
只是日军士兵子弹所剩不多，黑暗中的交火拼得就是火力压制。警卫营的火力是越战越勇，日军反抗的火力却是越来越弱。更何况日军当中又夹杂着许多行动不便的伤员，这种负担不仅拖累了防御火力，更是没办法就这样从容撤退。